(57)【要約】【課題】エンジンの燃料カット開始後に排気管内が大気酸素濃度状態（排気管内の酸素濃度が大気の酸素濃度とほぼ等しい状態）になるまでの時間を短くして、酸素濃度センサの出力値と酸素濃度との関係を校正する大気学習の実行頻度を確保できるようにする。【解決手段】燃料カット中に過給機１３を過給動作させて吸入空気を過給することで、吸入空気量を大幅に増加させて排気管１９に導入する空気（大気）を大幅に増加させ、排気管１９内が大気酸素濃度状態になるまでの時間を短くする。その後、燃料カット開始からの積算吸入空気量が所定値以上になったときに、排気管１９内が大気酸素濃度状態になったと判断して、過給機１３の過給動作を停止させ、過給機１３の過給動作を停止させてから所定時間が経過したときに、排気圧が大気圧付近まで低下して安定したと判断して、酸素濃度センサ２０の出力値と酸素濃度との関係を校正する大気学習を実行する。【選択図】図１
2010255555.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排出ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度センサと、内燃機関の燃料カット中に所定の大気学習実行条件が成立したときに前記酸素濃度センサの出力値と酸素濃度との関係を校正する大気学習を実行する大気学習制御手段とを備えた内燃機関の制御装置において、
内燃機関の吸入空気を過給する過給動作を制御可能な過給機を備え、
前記大気学習制御手段は、前記燃料カット中に前記大気学習を実行する前に前記過給機を過給動作させる手段を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記大気学習制御手段は、前記燃料カット中に前記過給機の過給動作を停止させた後に前記大気学習を実行する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記大気学習制御手段は、前記燃料カット開始からの積算吸入空気量が所定値以上になったときに前記過給機の過給動作を停止させる手段を有することを特徴とする請求項２に記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の燃料カット中に酸素濃度センサの出力値と酸素濃度との関係を校正する大気学習を実行する内燃機関の制御装置に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子制御化された内燃機関では、排出ガスの酸素濃度（空燃比）を検出する酸素濃度センサを設置し、この酸素濃度センサの出力に基づいて排出ガスの空燃比を目標空燃比に一致させるように燃料噴射量等をフィードバック制御するようにしている。しかし、酸素濃度センサの製造ばらつき（個体差）や経時変化等によって、酸素濃度センサの出力値と酸素濃度との関係が変化すると、酸素濃度センサの出力に基づいた酸素濃度の検出精度が低下するという問題がある。
【０００３】
この対策として、例えば、特許文献１（特開２００３−３９０３号公報）に記載されているように、内燃機関の燃料カット中にスロットルバルブや可変バルブタイミング機構を吸入空気量の増加方向に制御して、燃料カット開始から所定時間が経過したときに、排気通路内が大気酸素濃度状態（排気通路内の酸素濃度が大気の酸素濃度とほぼ等しい状態）になったと判断して、酸素濃度センサの出力値と酸素濃度との関係を校正する大気学習を実行するようにしたものがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、内燃機関の燃料カット期間の長さは、一定ではなく、運転者のアクセル操作やブレーキ操作等によって変化する。このため、燃料カット期間の長さによっては、燃料カット開始後に排気通路内が大気酸素濃度状態になる前に燃料カットが終了して、大気学習を実行できない場合もある。従って、大気学習の実行頻度を十分に確保するには、燃料カット開始後に排気通路内が大気酸素濃度状態になるまでの時間を短くして、排気通路内が大気酸素濃度状態になる前に燃料カットが終了する頻度を少なくする必要がある。
【０００６】
しかし、上記特許文献１の技術のように、燃料カット中にスロットルバルブや可変バルブタイミング機構を吸入空気量の増加方向に制御するだけでは、燃料カット開始後に排気通路内が大気酸素濃度状態になるまでの時間を効果的に短くすることができず、大気学習の実行頻度を十分に確保できない可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明が解決しようとする課題は、燃料カット開始後に排気通路内が大気酸素濃度状態になるまでの時間を効果的に短くすることができて、大気学習の実行頻度を高めることができる内燃機関の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、内燃機関の排出ガスの酸素濃度を検出する酸素濃度センサと、内燃機関の燃料カット中に所定の大気学習実行条件が成立したときに酸素濃度センサの出力値と酸素濃度との関係を校正する大気学習を実行する大気学習制御手段とを備えた内燃機関の制御装置において、内燃機関の吸入空気を過給する過給動作を制御可能な過給機を備え、大気学習制御手段によって、燃料カット中に大気学習を実行する前に過給機を過給動作させるようにしたものである。
【０００９】
この構成では、燃料カット中に過給機を過給動作させて吸入空気を過給することで、吸入空気量を大幅に増加させて排気通路に導入する空気（大気）を大幅に増加させることが可能となり、排気通路内を速やかに大気酸素濃度状態にすることができる。これにより、燃料カット開始後に排気通路内が大気酸素濃度状態になるまでの時間を効果的に短くすることができて、燃料カット開始後に排気通路内が大気酸素濃度状態になる前に燃料カットが終了する頻度を少なくすることができ、大気学習の実行頻度を高めることができる。
【００１０】
ところで、過給機の過給動作中は、排気圧（排気通路内の圧力）が大気圧よりもかなり高くなる傾向があり、酸素濃度センサの出力は、排気圧によっても変化するため、過給機の過給動作によって排気通路内を速やかに大気酸素濃度状態にしても、過給機の過給動作中で排気圧が大気圧よりもかなり高いときに大気学習を実行すると、大気学習の学習精度が低下してしまう。
【００１１】
そこで、請求項２のように、燃料カット中に過給機の過給動作を停止させた後に大気学習を実行するようにすると良い。このようにすれば、過給機の過給動作によって排気通路内を速やかに大気酸素濃度状態にした後に、過給機の過給動作を停止させて排気圧を大気圧付近まで低下させた状態で大気学習を実行することができ、大気学習の学習精度を高めることができる。
【００１２】
この場合、請求項３のように、燃料カット開始からの積算吸入空気量が所定値以上になったときに過給機の過給動作を停止させるようにしても良い。このようにすれば、燃料カット開始からの積算吸入空気量が所定値（排気通路内が大気酸素濃度状態になるのに必要な空気量）以上になったときに、排気通路内が大気酸素濃度状態になったと判断して、過給機の過給動作を停止させることができるため、排気通路内が確実に大気酸素濃度状態になってから過給機の過給動作を停止させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は本発明の一実施例におけるエンジン制御システム全体の概略構成図である。
【図２】図２は大気学習制御の実行例を説明するタイムチャートである。
【図３】図３は大気学習制御ルーチンの処理の流れを説明するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を実施するための形態を具体化した一実施例を説明する。
まず、図１に基づいてエンジン制御システム全体の概略構成を説明する。
内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２には、吸入空気を過給する過給動作を制御可能な過給機１３が設けられている。この過給機１３としては、例えば、電動モータでコンプレッサを回転駆動して吸入空気を過給する電動式過給機が設けられ、この場合、電動モータを制御することで過給動作の実施と停止を制御できる。
【００１５】
或は、過給機１３として、エンジン１１のクランク軸の動力でコンプレッサを回転駆動して吸入空気を過給する機械駆動式過給機（いわゆるスーパーチャージャ）を設けても良く、この場合、クランク軸側とコンプレッサ側とを連結／切り離しする電磁クラッチを制御することで過給動作の実施と停止を制御できる。
【００１６】
また、過給機１３として、排気管１９に設けた排気タービンでコンプレッサを回転駆動して吸入空気を過給する排気タービン式過給機を設けても良く、この場合、コンプレッサをバイパスさせる吸気バイパス通路を開閉するエアバイパスバルブや、排気タービンをバイパスさせる排気バイパス通路を開閉するウェイストゲートバルブを制御することで過給動作の実施と停止を制御できる。
【００１７】
過給機１３の下流側には、スロットルバルブ１４と、吸入空気量を検出する吸入空気量センサ１５等が設けられている。吸気管１２の下流側には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド１６が設けられ、各気筒の吸気マニホールド１６の吸気ポート近傍に、それぞれ吸気ポートに向けて燃料を噴射する燃料噴射弁１７が取り付けられている。また、エンジン１１のシリンダヘッドには、各気筒毎に点火プラグ１８が取り付けられ、各点火プラグ１８の火花放電によって筒内の混合気に着火される。
【００１８】
一方、エンジン１１の排気管１９には、排出ガスの酸素濃度（空燃比）を検出する酸素濃度センサ２０が設けられている。この酸素濃度センサ２０は、排出ガスの酸素濃度（空燃比）に応じて出力が変化する。この酸素濃度センサ２０の下流側に、排出ガスを浄化する三元触媒等の触媒２１が設けられている。
【００１９】
また、エンジン１１のシリンダブロックには、冷却水温を検出する冷却水温センサ２２と、エンジン１１のクランク軸が所定クランク角回転する毎にパルス信号を出力するクランク角センサ２３が取り付けられ、このクランク角センサ２３の出力信号に基づいてクランク角やエンジン回転速度が検出される。
【００２０】
これら各種センサの出力は、エンジン制御回路（以下「ＥＣＵ」と表記する）２４に入力される。このＥＣＵ２４は、マイクロコンピュータを主体として構成され、内蔵されたＲＯＭ（記憶媒体）に記憶された各種のエンジン制御プログラムを実行することで、エンジン運転状態に応じて燃料噴射弁１７の燃料噴射量や点火プラグ１８の点火時期を制御する。
【００２１】
また、ＥＣＵ２４は、後述する図３の大気学習制御ルーチンを実行することで、エンジン１１の燃料カット中に排気管１９内が大気酸素濃度状態（排気管１９内の酸素濃度が大気の酸素濃度とほぼ等しいと判断できる状態）になって大気学習実行条件が成立したときに酸素濃度センサ２０の出力値と酸素濃度との関係を校正する大気学習を次のようにして実行する。
【００２２】
図２に示すように、燃料カットフラグがＯＮ（オン）にセットされて、燃料カットが開始された時点ｔ1 で、過給実施フラグをＯＮにセットして、過給機１３を過給動作を開始させて吸入空気の過給を開始する。これにより、吸入空気量を大幅に増加させて排気管１９に導入する空気（大気）を大幅に増加させる。
【００２３】
更に、燃料カットが開始された時点ｔ1 で、吸入空気量センサ１５の出力に基づいて燃料カット開始からの積算吸入空気量を算出する処理を開始し、その後、燃料カット開始からの積算吸入空気量が所定値（排気管１９内が大気酸素濃度状態になるのに必要な空気量）以上になった時点ｔ2 で、排気管１９内が大気酸素濃度状態になったと判断して、過給実施フラグをＯＦＦ（オフ）にリセットして、過給機１３の過給動作を停止させて吸入空気の過給を停止させる。これにより、排気圧（排気管１９内の圧力）を低下させる。
【００２４】
この後、過給機１３の過給動作停止から所定時間が経過した時点ｔ3 で、排気圧が大気圧付近まで低下して安定したと判断して、大気学習実行条件成立フラグをＯＮにセットすると共に、大気学習実施フラグをＯＮにセットして、酸素濃度センサ２０の出力値と酸素濃度との関係を校正する大気学習を実施する。
【００２５】
この大気学習では、例えば、基準出力値のマップを参照して、現在（大気学習時）の運転条件（例えばエンジン回転速度やギヤ位置等）に応じた基準出力値を算出する。この基準出力値のマップは、予め基準となる酸素濃度センサ２０の出力特性に基づいて作成され、ＥＣＵ２４のＲＯＭに記憶されている。尚、現在（大気学習時）の排気圧や大気圧に応じて基準出力値を補正するようにしても良い。
【００２６】
この後、基準出力値と実際の酸素濃度センサ２０の出力値とに基づいて補正係数を算出し、この補正係数を大気学習値としてＥＣＵ２４のバックアップＲＡＭ（図示せず）等の書き換え可能な不揮発性メモリ（ＥＣＵ２４の電源オフ中でも記憶データを保持する書き換え可能な記憶手段）に記憶する。この補正係数を用いて酸素濃度センサ２０の出力値を補正することで、酸素濃度センサ２０の出力値と酸素濃度との関係を校正する。尚、大気学習の方法は、公知の方法で行えば良く、適宜変更しても良い。
【００２７】
この後、燃料カットフラグがＯＦＦにリセットされて、燃料カットが終了した時点ｔ4 で、大気学習実行条件成立フラグ及び大気学習実施フラグを両方ともＯＦＦにリセットすると共に、積算吸入空気量を「０」にリセットして、大気学習を終了する。
【００２８】
以上説明した大気学習制御は、ＥＣＵ２４によって図３の大気学習制御ルーチンに従って実行される。以下、このルーチンの処理内容を説明する。
図３に示す大気学習制御ルーチンは、ＥＣＵ２４の電源オン中に所定周期で繰り返し実行され、特許請求の範囲でいう大気学習制御手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動されると、まず、ステップ１０１で、エンジン１１の燃料カット中であるか否かを判定する。このステップ１０１で、燃料カット中ではないと判定された場合には、ステップ１０８に進み、積算吸入空気量を「０」にリセットした後、本ルーチンを終了する。
【００２９】
一方、上記ステップ１０１で、燃料カット中と判定された場合には、ステップ１０２に進み、吸入空気量センサ１５で検出した吸入空気量を積算して燃料カット開始からの積算吸入空気量を求めた後、ステップ１０３に進み、燃料カット開始からの積算吸入空気量が所定値以上であるか否かを判定する。ここで、所定値は、排気管１９内が大気酸素濃度状態（排気管１９内の酸素濃度が大気の酸素濃度とほぼ等しいと判断できる状態）になるまでに必要な空気量に設定されている。
【００３０】
このステップ１０３で、燃料カット開始からの積算吸入空気量が所定値よりも小さいと判定された場合には、まだ排気管１９内が大気酸素濃度状態になっていないと判断して、ステップ１０４に進み、過給機１３を過給動作させて吸入空気の過給を実施する。これにより、吸入空気量を大幅に増加させて排気管１９に導入する空気を大幅に増加させる。
【００３１】
その後、上記ステップ１０３で、燃料カット開始からの積算吸入空気量が所定値以上と判定されたときに、排気管１９内が大気酸素濃度状態になったと判断して、ステップ１０５に進み、過給機１３の過給動作を停止させて吸入空気の過給を停止する。これにより、排気圧（排気管１９内の圧力）を低下させる。
【００３２】
この後、ステップ１０６に進み、所定の大気学習実行条件が成立しているか否かを、例えば、次の(1) 〜(3) の条件によって判定する。
(1) 酸素濃度センサ２０が活性状態（所定温度以上）であること
(2) 燃料カット開始からの積算吸入空気量が所定値以上であること
(3) 排気圧が大気圧付近（大気圧に対して所定値以内）まで低下して安定していること
【００３３】
ここで、(3) の条件は、例えば、過給機１３の過給動作停止から所定時間以上が経過したか否かによって判定すれば良い。尚、排気圧を検出する排気圧センサを備えたシステムの場合には、排気圧センサの出力に基づいて上記(3) の条件を判定するようにしても良い。
【００３４】
これらの(1) 〜(3) の条件を全て満たせば、大気学習実行条件が成立するが、上記(1) 〜(3) の条件のうちいずれか１つでも満たさない条件があれば、大気学習実行条件が不成立となる。
このステップ１０６で、大気学習実行条件が不成立と判定された場合には、ステップ１０７の大気学習を実行することなく、本ルーチンを終了する。
【００３５】
一方、上記ステップ１０６で、大気学習実行条件が成立していると判定された場合には、ステップ１０７に進み、大気学習を実行する。この大気学習では、例えば、現在（大気学習時）の運転条件に応じた基準出力値と実際の酸素濃度センサ２０の出力値とに基づいて補正係数を大気学習値として算出し、この補正係数を用いて酸素濃度センサ２０の出力値を補正することで、酸素濃度センサ２０の出力値と酸素濃度との関係を校正する。
【００３６】
以上説明した本実施例では、燃料カット中に大気学習を実行する前に過給機１３を過給動作させるようにしたので、燃料カット中に吸入空気量を大幅に増加させて排気管１９に導入する空気（大気）を大幅に増加させることができ、排気管１９内を速やかに大気酸素濃度状態にすることができる。これにより、燃料カット開始後に排気管１９内が大気酸素濃度状態になるまでの時間を効果的に短くすることができて、燃料カット開始後に排気管１９内が大気酸素濃度状態になる前に燃料カットが終了する頻度を少なくすることができ、大気学習の実行頻度を十分に確保することができる。
【００３７】
ところで、過給機１３の過給動作中は、排気圧（排気管１９内の圧力）が大気圧よりもかなり高くなる傾向があり、酸素濃度センサ２０の出力は、排気圧によっても変化するため、過給機１３の過給動作によって排気管１９内を速やかに大気酸素濃度状態にしても、過給機１３の過給動作中で排気圧が大気圧よりもかなり高いときに大気学習を実行すると、大気学習値（補正係数）の精度が低下してしまう。
【００３８】
その点、本実施例では、燃料カット中に過給機１３の過給動作を停止させた後に大気学習を実行するようにしたので、過給機１３の過給動作によって排気管１９内を速やかに大気酸素濃度状態にした後に、過給機１３の過給動作を停止させて排気圧を大気圧付近まで低下させた状態で、大気学習を実行することができ、大気学習値（補正係数）の精度を高めることができる。
【００３９】
更に、本実施例では、燃料カット開始からの積算吸入空気量が所定値（排気管１９内が大気酸素濃度状態になるのに必要な空気量）以上になったときに、排気管１９内が大気酸素濃度状態になったと判断して、過給機１３の過給動作を停止させるようにしたので、排気管１９内が確実に大気酸素濃度状態になってから過給機１３の過給動作を停止させることができる。
【００４０】
尚、過給機１３の過給動作開始からの経過時間が所定値（排気管１９内が大気酸素濃度状態になるのに必要な時間）以上になったときに、排気管１９内が大気酸素濃度状態になったと判断して、過給機１３の過給動作を停止させるようにしても良い。
【００４１】
しかしながら、過給機１３の過給動作停止後も排気管１９には空気が導入されるため、本発明は、必ずしも排気管１９内が大気酸素濃度状態になるまで過給機１３を過給動作させる必要はなく、排気管１９内が大気酸素濃度状態になったと判断する前に過給機１３を過給動作を停止させるようにしても良い。
【００４２】
その他、本発明は、図１に示すような吸気ポート噴射式エンジンに限定されず、筒内噴射式エンジンや、吸気ポート噴射用の燃料噴射弁と筒内噴射用の燃料噴射弁の両方を備えたデュアル噴射式のエンジンにも適用して実施できる。
【符号の説明】
【００４３】
１１…エンジン（内燃機関）、１２…吸気管、１３…過給機、１４…スロットルバルブ、１５…吸入空気量センサ、１７…燃料噴射弁、１８…点火プラグ、１９…排気管、２０…酸素濃度センサ、２４…ＥＣＵ（大気学習制御手段）
【図１】
2010255555.tif 000003
【図２】
2010255555.tif 000004
【図３】
2010255555.tif 000005